1.5 Основные направления повышения эффективности техпроцесса нагрева металла
Чтобы обеспечить такие требование, предполагается заменить печи сопротивления на установки индукционного нагрева (рис 1.2).
Под индукционным нагревом понимается нагрев при бесконтактной передаче энергии в нагреваемое тело с помощью электромагнитных волн. Индукционные установки в своей основе имеют индуктор–проводник специальной формы, питаемый переменным электрическим током. При протекании на индуктор тока возникает переменное электромагнитное поле. При возникновении переменного поля на металлические тела последние нагреваются.
Индукционный нагрев получил широкое распространение в промышленности и научных исследованиях. Развиваются новые технологические процессы, такие как высокотемпературный нагрев, нагрев металла под пластическую деформацию на промышленной и повышенных частотах.
индуктор закалка индуктор
деталь
Рисунок. 1.2-Установка для индукционного нагрева.
Заменив печи на установки индукционного нагрева, предполагается установить систему контроля температуры, включающую в себя три пирометра, а также две оптические пары, контролирующие загрузку и выгрузку. Работу питания и управления нагрузки (индуктора) осуществляется тиристорным преобразователем частоты (ТПЧ). В качестве управляющей машины, получающей сигналы с пирометров о текущей температуры и с датчиков о процессе загрузки-выгрузки, предполагается использовать ПК.
Применение индукционного нагрева и перспективы его развития в условиях интенсификации производства обусловлены рядом постоянно действующих причин:
Малая тепловая инерция установки и её постоянная готовность к работе. Разогрев газовой печи или печи сопротивления с их массивной футеровкой занимает часы, и на него затрачивается до 40% энергии, расходуется за смену.
Простота обслуживания и особенно ремонта установки, который обычно сводится к замене индуктора , что занимает несколько десятков минут.
Высокая надёжность из-за невысокой температуры футеровки.
Малый угар металла, который в 2-4 раза меньше, чем в пламенных печах и печах сопротивления, благодаря высокой скорости нагрева и наличию застойной газовой среды в малом воздушном промежутке между футеровкой и нагреватльным объектом.
Увеличение сроков службы штампов на 20-30% вследствии уменьшения слоя окалины и повышения пластичности материала из-за быстрого нагрева, что составляет одну из существенных статей экономии.
Легкость автоматизации и механизации процесса.
Высокая производительность и хорошее использование производственных площадей.
Коренное улучшение условий труда благодаря резкому уменьшению выделения тепла, газов и твердых частиц по сравнению с пламенными печами и печей сопротивления.
Установления системы контроля температуры на момент выдачи заготовок поможет контролировать процесс нагрева исключить возможность получения недогретого или перегретого металла, что положительно отразится на процессе дальнейшей обработки металла. Оптические датчики будут осуществлять контроль за нахождением заготовки внутри индуктора или вне его и посылать сигнал на управляющую машину, которая обработает информацию и дает команду на выключение-включение индуктора. Блок датчиков расположенных в ТПЧ предназначены для формирования сигналов синхронизации обратной связи, защиты и сигнализации и для электрической развязки ПК от силовой схемы.
Благодаря подключению компьютера возрастет скорость обработки информации, поступающей с датчиков и пирометров всего технологического процесса, существенно уменьшит время протекания всего технологического процесса, существенно уменьшит трудовые ресурсы и сведет к минимуму роль человека.
Ряд выше перечисленных преимуществ создаёт благоприятную почву для автоматизированных применения установок индукционного нагрева на производстве вместо габаритных газопламенных печей и печей сопротивления.